泉州市重点污染源管理系统的设计与实现

郑朝洪,廖伟 (泉州师范学院资源与环境科学学院,福建泉州 362000)

泉州市重点污染源管理系统的设计与实现

郑朝洪,廖伟 (泉州师范学院资源与环境科学学院,福建泉州 362000)

环境保护脱离不了环境信息的采集、处理和应用,GIS技术作为一种便捷有效的时空数据管理和处理手段,已经应用于环境评价、环境监测、水环境管理以及环境应急预警预报等领域。以泉州市环保局官方网站的环境信息共享平台,公布的全市60多家重点污染企业的监测统计数据为基础,基于wedges平台Arc GIS Server 10,采用B/S结构构建泉州市重点污染源管理系统,实现重点污染源的空间信息管理、查询与分析,区域污染源信息报表管理,为环保部门和大众提供一个侧重地图与地理信息技术应用的污染源管理与信息查询平台。

GIS;污染源管理;系统设计

环境保护是现今世界的一个共同主题。环境保护脱离不了环境信息的采集、处理和应用,而80%以上的环境信息都与地理位置有关;环境信息的处理具有复杂性和时效性的特征,并且具有涉及面广、数据量大的特点[1]。GIS已经应用于环境评价、环境监测、水环境管理以及环境应急预警预报等领域。运用GIS技术能有效地处理基于环境问题的大量复杂的地理空间信息[2]。

笔者以泉州市环保局官方网站的环境信息共享平台公布的全市60多家重点污染企业的监测统计数据为基础,基于Wedges平台ArcGIS Server 10,构建泉州市重点污染源管理系统,实现重点污染源的地图管理与分析、区域污染源信息报表管理等,为环保部门和大众提供一个侧重地图与地理信息技术应用的污染源管理与信息查询平台。

1 系统需求分析

目前泉州市的污染源管理系统功能偏重于污染企业的实时监测和预警,该系统是以监测设备为中心的功能系统,忽略了对于污染源数据的有效管理、深度的数据处理和分析。污染信息的公布方式仅限于表格数据,对于非专业人员理解难度大[3]。

污染源管理作为环境信息系统的重要组成部分,数据是其系统的重要的核心[4],系统的设计将以数据为中心,对数据进行有效的相关处理后,利用GIS地图、报表等形式对数据和数据分析结果进行直观简单的有效表达;建立污染报表服务器,使污染信息的报表可以通过URL引用的模式公布到信息平台。

根据系统的设计目的,预计系统主要用户类型为环保局一般用户,环保局数据专员(超级管理员),企业用户。环保局一般用户主要功能需求包括对污染源企业的基本信息的查看、编辑,污染数据的查看和处理,对污染源企业的年度季度报表的生成和发布。环保局数据专员的功能包括污染源企业的基本信息的录入和编辑,基础地理信息数据维护和修改,企业污染数据的修改和查询,新类型报表的设计和发布。

2 系统总体设计

系统总体框架如图1所示。系统采用3层架构模式,包括数据访问层、业务逻辑层和用户界面层。数据访问层封装访问数据库的类,类中实现对数据库中数据的插入,查询、编辑、删除等操作。业务逻辑层主要处理类似于登录验证、查询条件预处理和数据分析等业务逻辑类。界面层主要包括接受用户输入输出、向用户展示结果等类[5]。

系统的主要功能如图2所示。

2.1 地图模块

1)地图的基本操作,如放大、缩小、全图、鹰眼、点查询、面查询、条件查询等,直观的查看各区域和各污染源的信息。

2)专题图功能可以统计区域的污染源数据,在地图上生成几种类型的专题图,缓冲区分析功能可以建立缓冲区,高亮缓冲区影响区域,为环境决策提供数据图表支持。

2.2 后台模块

1)基本信息。企业基本信息可以对企业的基本信息进行查询、编辑、删除、添加新的企业,基础地理信息可以通过链接ArcServer的ArcServer Manage功能对地图服务进行管理。

2)污染源管理。通过报表的形式对污染源信息进行简单多元的展示。区域污染源报表可以通过图表等多元形式动态查看数据库中存在的区域污染企业统计信息;企业年度报表可以查看企业本年的污染汇总情况,对各个季度的数据进行对比分析;企业季度报表可以查看企业本季度的污染情况。

3)用户管理。对系统用户信息进行修改和编辑。

根据系统的功能和用户的需求,系统的主要实体包括用户信息、污染企业、污染数据表和污染类型,实体的ER图如图3所示。

图1 系统总体框架

3 系统实现

系统采用ESRI公司企业级GIS应用平台ArcGIS Server, ArcGIS Server提供了一个Web应用程序开发框架(ADF),此框架中包含用于构建GIS Web应用程序的各种工具。可以在开发环境(例如Microsoft Visual 2010)中快速便捷的搭建Web应用程序,提供了对于地理资源的基本地理查询、分析等功能的API[6]。借助于Web Service技术,通过引用服务器发布的GIS Service以获取所需的数据,同样的可以达到以GIS Server为手段交换数据的目的,即使服务器更新了数据或者使用了新的编程技术,只要接口访问不改变,程序不需要去做任何变动,这样真正做到了“程序-数据”分离[7]。

图2 系统主要功能

3.1 地图浏览界面实现

该功能界面首先用Div+CSS进行区域的布局,然后加载ArcGIS Server ADF提供的基本地图控件、图层控件、ToolBar地图工具栏等(见图4)。

3.2 污染源专题分析界面和功能实现

污染源专题图界面的设计根据用户的需求和地图资源,包括专题图类型选择下拉框、专题图图层选择下拉框、字段列表,专题图最终将生成在地图控件的内存图层中。

因环境领域的问题在不同程度都含有不同某种地理含义,GIS技术在环境问题中的应用会带来很大的便捷,如利用专题地图功能,可以在地图上直观的显示数据报表;利用GIS功能,环境工作者可有效组织数据可视化,有利于宏观决策,改善工作质量。根据设计要求,专题图的实现原理如下:

1)加载专题图区域界面时,会自动向服务器发送一个图层列表的请求,由后台向前台Html页返回图层下拉框。

2)在用户选择图层时会触发一个预定义的SelectChange事件,该事件会通过JavaScript脚本将图层信息传到后台相关的异步刷新处理(AJAX)机制,预先定义好的处理图层信息方法会向客户端也就是前台Html页返回一个图层字段列表。用户选择专题图类型,根据字段列表输入字段,在“生成专题图”按钮被用户触发后,相应JavaScript脚本将这些信息异步传给后台,后台相关方法处理完后,向地图控件返回专题图,并且刷新地图区域,显示专题分析图。

3.3 后台界面和功能

1)后台主界面和基本信息。后台主界面使用JS、li标签和css实现了导航菜单栏,用IFrame框架来显示各个功能页面,这样使各个功能页面单独分开,便于界面的修改维护。后台主界面效果(见图5)。

图3 数据库ER图

图4 地图浏览界面

图5 后台主界面

基本信息功能里面包括企业基本信息、污染类型信息和基础地理信息。污染类型信息界面,实现了对污染信息的查看、编辑修改和添加功能。

2)后台相关报表的实现。通过在数据库建立所需要的数据集并在数据集的基础上设计报表。区域污染企业汇总报表实现了对区域污染企业信息的统计,可以按照污染类型和区域查看企业的信息和统计图表(见图6)。

企业季度污染情况报表实现了统计图和表格的动态查看形式来评估企业季度的污染信息(见图7)。

图6 区域污染源企业汇总报表

图7 企业季度污染信息报表

企业年度污染信息,汇总年度污染数据,以统计图方式显示数据的汇总和数据的变化趋势(见图8)。

图8 企业污染信息年度报表

4 结语

利用Web Service技术构建B/S结构的泉州市重点污染源管理系统,在污染源的信息共享与专题要素分析上有很大的优势,GIS在环境领域信息系统中的应用还有很大的发展空间,不仅是简单的对行业数据的可视化,更多的是对于数据的挖掘和对环境决策的支持。

[1]祝孔强.国土资源数据库系统设计与实现[D].合肥:中国科学技术大学,2001.

[2]许剑辉,张菲菲,解新路.污染源普查信息查询系统[J].地理空间信息,2010,8(3):62-63.

[3]任平.基于GIS的环境污染源管理信息系统研究[D].长沙:湖南大学,2012.

[4]王玲玲,刘惊雷,马晓敏.基于GIS的污染源管理信息系统设计与实现[J].微计算机信息(测控自动化),2008,24(1):173.

[5]孙继红.基于NET三层架构的网上商城设计与实现[J].电脑编程技巧与维护,2008(16):96-98.

[6]ESRI.ERSI ArcGIS Server帮助中心[EB/OL].http://help.arcgis.com/zh-cn/arcgisserver/10.0/help/arcgis_server_dotnet_help/ index.html,2014-04-20.

[7]钟广锐.基于GIS Web Services的城市污染源管理信息系统的设计与实现[J].测绘通报,2009(8):50-52.

[8]孔淑慧,姚家奕,孔晓鹏.基于MapX的水库地理信息系统研究[J].山东师范大学学报(自然科学版),2008(1):60-62.

[9]何正国,杜娟,毛海亚.精通ArcGIS Server应用与开发[M].北京:人民邮电出版社,2013.

[编辑]辛长静

P208

A

1673-1409(2014)19-0032-05

2014-02-20

泉州市技术研究与开发项目(2011Z22)。

郑朝洪(1980-),男,硕士,讲师,现主要从事地理信息系统技术应用与开发方面的教学与研究工作。